О том, как два творческих коллектива изобрели три волны.
Волна – это свойство среды, особенность ее реакции на определенное воздействие. На вытеснение себя агентом колебания, среда реагирует фазой, которая сменяется противофазой, и смещением всей «конструкции» по ходу движения волны. Когда между фазой с противофазой и следующими фазой с противофазой имеется невозбужденный участок среды – это уже две волны. Но поскольку единственное колебание встречается очень редко, то волной называют всю совокупность получающихся волновых фронтов. Самая наглядная волна – водяная. Расстояние между двумя гребнями (двумя волнами) называют длиной волны. От длины волны ничего не зависит. Наоборот, это длинна волны зависит от скорости, с которой способна реагировать данная среда, ну, и от частоты колебания агента. Например, при одинаковой частоте колебания агента 5 колебаний в секунду, между двумя колебаниями проходит 0.2 секунды времени. За это время, при скорости распространения волны в среде 1м/с, первый гребень до образования второго успеет отдалиться на 0.2 метра. И дина волны окажется 0.2м. При скорости 10м/с – длина волны будет равна 2м (t*v=λ). И так далее.
Заострим внимание на том, что чем больше скорость распространения волны в среде – тем больше длина волны. И второй момент: от длины волны ничего не зависит. Энергия, импульс волны зависят технически от агента, а физически от амплитуды. То есть, энергия волны будет разной в зависимости от того: камешек малый мы в воду бросим, или валун. И, волны обязательно затухают. Не сами по себе, а как бы «размазываясь» по всему массиву среды. Энергия уходит на работу «по размазыванию».
Теперь о творческих коллективах. Если наблюдать шланг, по которому течет вода, то можно сказать, что это похоже на проводник с током. Сказать можно, и даже может быть похоже, но никому в голову почему-то не приходит выдергивать из утюга шнур и цеплять шланг с водой. Вероятно, наблюдая за источниками света (свеча, Солнце) Гюйгенс обратил внимание на то, что свет расходится во все стороны, и в процессе удаления от источника несколько теряет интенсивность. Практически, один в один как «круги на воде». Теория света – готова. Гюйгенс для отражения/преломления придумывает «шпалы» Гюйгенса; Френель складывает амплитуды, рассказывая про сферические волны, рассчитывает окружности; Юнг используя камеру обскура, рассказывает про интерференцию; придумывают среду для волн света – эфир; измеряют скорость распространения такой волны, она оказывается постоянной относительно источника… И в общем, все это применяется к лучу. То есть, пока – опт.
Потом приходит Планк и делит луч на отдельные фотоны, а заодно рушит всю амплитудную зависимость характеристик волны. Энергия одного колебания становится равной постоянной Планка (h). То есть, все амплитуды световой волны совершенно одинаковые, а энергия волны начинает зависеть от частоты. Складывать амплитуды по Френелю становиться не очень удобно, поскольку, во-первых, появляются цифры, а во-вторых, сколько эти цифры не складывай, а у любой волны амплитуда эквивалентна все тем же 6.624*10^-34. То есть, складывать смысла нет, но интенсивность повышается. Максвелл и Герц, пользуясь аналогией с э/м полями вокруг проводника с переменным током, скрестили свою аналогию с водяной, и получилась плоская синусоидальная э/м волна, которая иногда (пятна Пуассона) возвращается к сферической форме Френеля. Аналогия с водяной волной при этом никуда не делась. Волны же не делись.
Общего с водяной волной у световой волны осталось и образование длины волны. Обычно отталкиваются от скорости распространения волны света в вакууме, и это самая большая длина волны при данной частоте. Но теоретически мы можем пойти и классическим путем. То есть, представить себе среду с огромным коэффициентом преломления и очень маленькой скоростью распространения световой волны в этой среде. И при одной и той же частоте, например, 2.5*10^15Гц, получим:
Однако, поскольку теперь энергия волны зависит не от амплитуды, а от частоты, а импульс и вовсе от длины волны (p=h/λ), то мы получаем небольшой перекосячок. А именно, чем меньше скорость этой волны в среде, тем больше ее импульс.
Ну, и если энергию волны считать исходя из импульса, то энергия волны в среде при меньшей скорости больше, чем при скорости света.
Короче, теперь энергетические характеристики световой волны зависят от длины волны и характеристик среды.
Второй творческий коллектив умудрился волну натянуть на явную частицу. Это про квантовую механику. От Френеля сюда притащили «сферические окружности», поскольку используется «циклическая» частота (ω=V2π). Но длина волны образуется исходя из классического импульса (mv), и задумки Планка с его постоянной. То есть, обошлись даже без частоты. И получили другой перекосяк.
А зная длину волны и скорость, мы легко можем вычислить время одной «частотины», ну, и собственно частоту.
И обнаруживаем, что время меняется. То есть, при разных скоростях у этой волны разная частота. Надо добавить, что если по аналогии с фотоном, придерживаться одной и той же частоты (комптоновской) при разных скоростях, то мы получим совсем другие длины волн. Например:
И все это никак не войдет в импульс
Таким образом, мы имеем три совершенно разные волны.
1. Классическая. В среде. Амплитудозависимая. (водяная, акустическая)
2. Волна по частичной аналогии. Переменно зависимая от длины волны, или от частоты. (свет: луч, фотон) Меняет формы и характеристики в зависимости от нужд экспериментаторов.
3. Сферическиплоскосинусоидальная. Скоростнозависимая. (частица) Двухдлинноволновая, и двоякоимпульсная. Собственносредная.
Надо сказать, что, если начать танцевать от любой из двух «вторых» волн», то прийти к классической волне невозможно. Она логически из них никак не вычленяется. Поскольку, они в свою очередь, создавались по очень отдаленной, и не очень подходящей аналогии с водяной волной, методом “как-нибудь так”.